PL201951B1 - Sposób sterowania pracą urządzenia odbioru produktów w wodnej osadzarce pulsacyjnej - Google Patents

Abstract

Sposób sterowania pracą urządzenia odbioru produktów w wodnej osadzarce pulsacyjnej, wydzielonych w procesie wzbogacania surowca węglowego w przedziale roboczym w postaci warstwy górnej zawierającej frakcje lekkie oraz warstwy dolnej, złożonej z frakcji ciężkich, odprowadzanych szczelinami upustowymi przez przepust produktu ciężkiego i zasuwę progową, a wysuw zasuwy progowej i przepustu produktu ciężkiego sterowany jest w funkcji położenia czujnika pływakowego zanurzonego w mieszaninie ziaren, znamienny tym, że indywidualnie, za pomocą sterownika (18) przedziału roboczego, steruje się poprzez sterownik (5) siłownika (6) ruchem przepustu (11) produktu ciężkiego, poprzez drugi sterownik (7) drugiego siłownika (8) ruchem zasuwy progowej (12) i poprzez trzeci sterownik (19) trzeciego siłownika (20) ruchem przepustnicy (21) wody dolnej, a poprzez automatyczną zmianę wartości parametrów dynamicznych tych trzech ostatnich sterówników (5, 7, 19), (...) czujnika pływakowego, a ich położenia wyznacza się według zależności: (1) Yi = ki* [h-(y, mn + Ay)] dla h >(y min + Ay) (2) Yi = ki* yi min gdzie: Y, - współrzędna położenia elementów wykonawczych i [%],

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób sterowania pracą urządzenia odbioru produktów w wodnej osadzarce pulsacyjnej, a zwłaszcza frakcji lekkiej oraz produktu ciężkiego, ze strefy odbioru, rozdzielonych i różniących się składem densymetrycznym warstw węgla, wydzielonych z surowca węglowego poddanego procesowi wzbogacania w przedziałach roboczych wodnej osadzarki pulsacyjnej.

Znane jest z polskiego opisu patentowego PL 136 114 stosowane w przemyśle węglowym urządzenie do regulacji wygarniania produktu ciężkiego w osadzarce wodnej, którego zasada działania oparta jest na pomiarze grubości warstwy produktu ciężkiego w strefie odbioru produktów przedziałowych czujnikiem pływakowym o gęstości właściwej regulowanej ręcznie obciążnikami. Sygnał pomiarowy z indukcyjnego czujnika położenia drąga pływaka, przymocowanego do ruchomego elementu wyjściowego hydraulicznego serwomechanizmu, przetworzony jest w układzie elektronicznym na sygnał sterujący silnikiem skokowym stanowiącym element wyjściowy hydraulicznego serwomechanizmu, stanowiącego mechanizm napędowy połączonych mechanicznie układem dźwigniowym elementów wykonawczych urządzenia odbioru, tj. zasuwy progowej i przepustu produktu ciężkiego.

Znany jest z polskiego opisu patentowego PL 166 025 sposób i urządzenie do regulacji rozdziału mieszaniny ziaren na warstwy w osadzarce wodnej, w którym sposób polega na tym, że grubość warstwy frakcji dolnej wyznaczoną głębokością zanurzenia czujnika pływakowego korygowana jest elektronicznie poprzez zmianę jego gęstości w funkcji popiołu w górnej frakcji wypływającej z osadzarki. W urządzeniu do regulacji rozdziału mieszaniny ziaren minerału na warstwy do czujnika pływakowego zaczepiono koniec ogniwowego łańcucha przewieszonego przez koło łańcuchowe. Koło osadzono na wale silnika połączonego poprzez układ sterujący z popiołomierzem, który ulokowano na próbobiorniku frakcji górnej wydzielonej w osadzarce. Korekta gęstości czujnika pływakowego następuje przez dodawanie lub odejmowanie masy ogniw łańcucha przymocowanego do ruchomej części czujnika pływakowego.

Podstawowa wada przedstawionych rozwiązań polega na tym, że stałe mechaniczne połączenie dźwigniowe zasuwy progowej i przepustu produktu ciężkiego, napędzanych wspólnym siłownikiem powoduje taką samą zmianę położenia zasuwy progowej i przepustu, niezależnie od położenia pływaka w warstwie. Oznacza to możliwość wpływu na parametry jakościowe jednego tylko produktu procesu wzbogacania w przedziale roboczym maszyny. Dodatkowo, niewłaściwie dobrany zakres zmian „roboczej” warstwy wzbogacanego surowca jest przyczyną okresowego, niekontrolowanego odprowadzania frakcji lekkich do produktu ciężkiego. Niemożność jednoczesnego precyzyjnego sterowania elementami wykonawczymi przedziałów roboczych w celu uzyskiwania pożądanych, stabilnych wartości parametrów jakościowych wszystkich produktów pośrednich i finalnych, w konsekwencji w znacznym stopniu ogranicza stosowanie urządzenia w rozbudowanych systemach sterowania procesem wzbogacania. Inną istotną wadą rozwiązania jest sposób pomiaru wysokości warstwy wzbogacanego surowca, który wymaga wstępnego nagromadzenia w strefie odbioru odpowiedniej ilości surowca, identyfikowanego przez sterownik urządzenia jako wysokość minimalna. W skrajnie niekorzystnych warunkach technologicznych procesu wzbogacania w osadzarce, np. zbyt małego obciążenia nadawą, niewłaściwie dobranej gęstości właściwej pływaka - czujnik pływakowy nie wykazuje obecności warstwy, jako że z surowca podrzucanego w środowisku wodnym nie zostanie utworzona zorientowana pod względem określonego składu densymetrycznego warstwa pomiarowa, skutkiem czego surowiec w postaci nadmiernie rozproszonej mieszaniny ziaren o przypadkowym skł adzie densymetrycznym nie zostanie wzbogacony w całości.

Sposób sterowania pracą urządzenia odbioru produktów w wodnej osadzarce pulsacyjnej, wydzielonych w procesie wzbogacania surowca węglowego w przedziale roboczym w postaci warstwy górnej zawierającej frakcje lekkie oraz warstwy dolnej, złożonej z frakcji ciężkich, odprowadzanych szczelinami upustowymi utworzonymi przez przepust produktu ciężkiego i zasuwę progową, a wysuw zasuwy progowej i przepustu produktu ciężkiego sterowany jest w funkcji położenia czujnika pływakowego zanurzonego w mieszaninie ziaren, według wynalazku, polega na tym, że indywidualnie, za pomocą sterownika przedziału roboczego steruje się, poprzez sterownik siłownika ruchem przepustu produktu ciężkiego, poprzez drugi sterownik drugiego siłownika steruje się ruchem zasuwy progowej, a poprzez trzeci sterownik trzeciego siłownika steruje się ruchem przepustnicy wody dolnej. Zmieniając automatycznie wartości parametrów dynamicznych tych trzech ostatnich sterowników, elementy wykonawcze w postaci przepustu produktu ciężkiego, zasuwy progowej i przepustnicy wody dolnej

PL 201 951 B1 poruszają się ruchem nadążnym za ruchem pływaka czujnika pływakowego, a ich położenia wyznacza się według zależności:

(1) Yi = ki* [h-(yi m^y)] dla h>(yi ,™+Δ^) (2) Yi = ki* yi min dla h < yi min gdzie:

h - wartość wysokości warstwy,

Y_i - współrzędna położenia elementów wykonawczych i; [%], ki - współczynnik wzmocnienia elementu i; kj ε (0; 2,5), yi min - zadane położenie spoczynkowe elementu i [%],

Δy_i - zadana wartość opóźnienia ruchu elementu i [%].

Przy stałej gęstości i zakresie pomiarowym pływaka dokonuje się elektronicznie symulacji zmiany gęstości czujnika pływakowego poprzez regulację wartości sygnału prądowego 4:20 mA, podawanego na wejście analogowe sterownika przedziału roboczego, co wywołuje przesunięcie wartości początkowej zakresu roboczego tego pływaka w funkcji opóźnienia ruchu Δy_i. Jednocześnie steruje się ilością wody dolnej, którą doprowadza się do przedziału roboczego w całym zakresie pomiarowym czujnika pływakowego przedziału roboczego. Parametry dynamiczne ruchu przepustu produktu ciężkiego, zasuwy progowej, przepustnicy wody dolnej przedziału roboczego wprowadza się za pomocą łącza transmisji danych, manualnie lub automatycznie, do sterownika przedziału roboczego, przez co określa się indywidualnie wartość zakresu pracy, położenia spoczynkowego y_{i min}, opóźnienia ruchu Δy_i oraz współczynnika wzmocnienia ki. Dla zasuwy progowej przyjmuje się wybraną z całego zakresu pomiarowego czujnika pływakowego wartość wysokości hmax, po osiągnięciu której, przez pływak, następuje ustawienie zasuwy progowej w położeniu początkowym ZPmin, gdzie hmax to wartość zadana maksymalnej wysokości warstwy dla powrotu zasuwy do położenia spoczynkowego, a ZPmin to wartość zadana położenia początkowego zasuwy przedziałowej.

Zaletą nowego rozwiązania jest możliwość precyzyjnego sterowania pracą elementów wykonawczych w postaci przepustu produktu ciężkiego, zasuwy progowej i przepustnicy wody dolnej przedziału roboczego w celu uzyskania - w całym mierzonym zakresie wysokości warstwy wzbogacanego surowca - pożądanych, stabilnych parametrów jakościowych obu produktów przy jednoczesnym optymalnym zużyciu wody roboczej.

Przedmiot wynalazku uwidoczniono w przykładzie wykonania na rysunku, przedstawiającym schemat blokowy urządzenia do realizacji sposobu.

Według wynalazku, do konstrukcji nośnej 15 zespołu pomiarowo - wykonawczego urządzenia odbioru sztywno przymocowana jest kontaktronowa listwa pomiarowa 4, wzdłuż której porusza się wałek 1 pływaka 23 z obciążnikami 24 i z zabudowanym czujnikiem indukcyjnym 2, a sygnał pomiarowy ustawianego zakresu mierzonej wysokości warstwy h, przetworzony na standardowy sygnał prądowy 4: 20 mA w układzie 3, pętlą prądową 25 przesyłany jest do analogowego wejścia sterownika 18 przedziału roboczego, gdzie zakres pracy czujnika pływakowego określony jest wielkością dyskretną i wyrażony w procentach zakresu pomiarowego tego czujnika. Dwukierunkowa, półdupleksowa komunikacja sterownika 18 przedziału roboczego ze sterownikiem 5 siłownika 6 przepustu 11 produktu ciężkiego, sterownikiem 7 siłownika 8 zasuwy progowej 12, sterownikiem 19 siłownika 20 przepustnicy 21 wody dolnej, sterownikami pozostałych przedziałów roboczych osadzarki oraz zewnętrznymi elementami systemowymi przebiega za pośrednictwem wewnętrznego łącza 9 transmisji danych. Medium sterujące do siłowników 6, 8, 20 doprowadza się instalacją 10. Sterownikom 18 przedziałów roboczych osadzarki przyporządkowane są indywidualne identyfikacyjne numery sieciowe, natomiast sterownikom 5, 7, 19 siłowników wykonawczych 6, 8, 20 połączonych ze sterownikiem 18 przedziału roboczego przyporządkowane są odpowiednio takie same numery adresowe w poszczególnych przedziałach roboczych. Tłoczysko siłownika 8 połączone jest poprzez mechanizm dźwigniowy 16 z zasuwą progową 12, której położenie bieżące jest określone przez sterownik 7 tego siłownika 8, z wartości sygnału elektrycznego proporcjonalnego do przemieszczenia, połączonego z tłoczyskiem siłownika 8 czujnika wysięgu 14, natomiast przepust 11 produktu ciężkiego poprzez układ dźwigniowy 17 napędzany jest siłownikiem 6, którego położenie tłoczyska jest mierzone czujnikiem wysięgu 13 sterownika 5. Położenie przepustnicy 21 zaworu wody dolnej doprowadzanej przewodem rurowym 22 do komory przedziału roboczego osadzarki ustawiane jest siłownikiem 20 za pośrednictwem sterownika 19.

Według sposobu położenie pływaka 23 czujnika pływakowego o dobranej obciążnikami 24 gęstości właściwej, zanurzonego na stałej głębokości w warstwie o zbliżonym pod względem densymetrycznym składzie, związane jest ściśle ze zmianą wartości wysokości warstwy surowca w strefie po4

PL 201 951 B1 miarowej. Ruch w płaszczyźnie pionowej łożyskowanego wałka 1, połączonego z pływakiem 23, powoduje załączanie przez czujnik indukcyjny 2 kontaktronów listwy pomiarowej 4, zasilonej napięciem stałym, a sygnał pomiarowy proporcjonalny do ilości załączonych kontaktronów przetworzony jest w układzie 3 na standardowy sygnał prądowy 4:20 mA, odpowiednio dla wartości minimalnej i maksymalnej określonego zakresu ruchu pływaka 23.

Sygnałowi prądowemu wysokości warstwy, doprowadzanemu na wejście analogowe sterownika 18 przedziału roboczego, przyporządkowana jest wartość h < 0: 100 >% zakresu ruchu pływaka 23.

W sterowniku 18 przedziału roboczego dokonuje się obliczenia współrzędnych położenia zasuwy progowej 12, przepustu 11 produktu ciężkiego oraz przepustnicy 21 wody dolnej w funkcji wysokości h warstwy zmierzonej czujnikiem pływakowym i parametrów dynamicznych ruchu siłowników 6, 8, 20, a sygnały sterujące, przesyłane łączem 9 transmisji danych do adresowanych sterowników 5, 7, 19 siłowników 6, 8, 20 sprawiają, że następuje ich ustawianie w pozycji zgodnej z dokonanymi obliczeniami. Łączem 9 transmisji danych zwrotnie przesyłane są do sterownika 18 przedziału roboczego informacje o aktualnym położeniu przepustu 11 produktu ciężkiego, zasuwy progowej 12 i przepustnicy 21 wody dolnej. W przypadku, kiedy różnica pomiędzy wartością obliczoną i zmierzoną położenia tych elementów wykonawczych jest większa od zadeklarowanej wielkości błędu - zostaje wygenerowany sygnał awarii pracy urządzenia ze wskazaniem wadliwie działającego elementu.

Według sposobu, współrzędne położenia początkowego zasuwy progowej 12, przepustu 11 produktu ciężkiego oraz przepustnicy 21 wody dolnej określane są poprzez nastawy w sterowniku 18 przedziału roboczego parametru yi min, przyjmującego wartości z przedziału (0: 100) % całkowitego zakresu pracy poszczególnych elementów Yi oraz współczynnika wzmocnienia przesuwu ki. Wraz ze zmianą wartości wysokości warstwy h pływak 23, zanurzony w warstwie mieszaniny węgla i wody roboczej, porusza się ruchem pionowym, a czujnik indukcyjny 2, przymocowany trwale do wałka 1 czujnika pływakowego, zwiera kontaktrony listwy pomiarowej 4, nieruchomej względem wałka 1, co powoduje przepływ prądu o wartości 4: 20 mA do wejścia analogowego sterownika 18. Po osiągnięciu przez pływak 23 wysokości h spełniającej warunek równania (1), przepust 11 produktu ciężkiego, zasuwa progowa 12 i przepustnica 21 wody dolnej poruszają się ruchem nadążnym za ruchem pływaka 23 ze skokiem jednostkowym określonym współczynnikiem kj. Suma wartości Δy_i opóźnienia ruchu i yi min położenia spoczynkowego przepustu 11 produktu ciężkiego, zasuwy progowej 12 i przepustnicy 21 wody dolnej określa wartość wysokości warstwy h od której zapoczątkowany zostaje ruch nadążny siłowników 6, 8, 20 oraz wielkość przesunięcia wykonywanego przez te elementy wykonawcze wg równań (1) i (2). Współrzędne położenia elementów wykonawczych przedziału roboczego przyjmują wartości wg poniższych zależności:

(1) Yi = k* [h-(yi ,™^)] dla h>(yi _min+Δy_i) (2) Yi = k* y _mm dla h<(yi min+Δγ)

YZP = kZP* ZPmin dla h = hmax gdzie:

h - wartość wysokości warstwy,

Yi - współrzędna położenia elementu wykonawczego i [%], ki - współczynnik wzmocnienia elementu i: kj ε ( 0; 2.5 ), yi min - zadane położenie spoczynkowe elementu i [%],

Δy_i - zadana wartość opóźnienia ruchu elementu i [%], hmax - maksymalna wartość wysokości warstwy zadana dla zasuwy progowej: xxx, hmax ε (0: 100) % zakresu pomiarowego czujnika,

ZPmin - wartość położenia wstępnego zasuwy progowej.

Wartości parametrów k_i, y_{i min}, Δy_i wprowadzane są do sterownika 18 przedziału roboczego przez operatora osadzarki lub zewnętrzny system automatycznego sterowania osadzarką.

Claims (5)

1. Sposób sterowania pracą urządzenia odbioru produktów w wodnej osadzarce pulsacyjnej, wydzielonych w procesie wzbogacania surowca węglowego w przedziale roboczym w postaci warstwy górnej zawierającej frakcje lekkie oraz warstwy dolnej, złożonej z frakcji ciężkich, odprowadzanych szczelinami upustowymi przez przepust produktu ciężkiego i zasuwę progową, a wysuw zasuwy progowej i przepustu produktu ciężkiego sterowany jest w funkcji położenia czujnika pływakowego zanuPL 201 951 B1 rzonego w mieszaninie ziaren, znamienny tym, że indywidualnie, za pomocą sterownika (18) przedziału roboczego, steruje się poprzez sterownik (5) siłownika (6) ruchem przepustu (11) produktu ciężkiego, poprzez drugi sterownik (7) drugiego siłownika (8) ruchem zasuwy progowej (12) i poprzez trzeci sterownik (19) trzeciego siłownika (20) ruchem przepustnicy (21) wody dolnej, a poprzez automatyczną zmianę wartości parametrów dynamicznych tych trzech ostatnich sterowników (5, 7, 19), elementy wykonawcze w postaci przepustu (11) produktu ciężkiego, zasuwy progowej (12) i przepustnicy (21) wody dolnej poruszają się ruchem nadążnym za ruchem pływaka (23) czujnika pływakowego, a ich położenia wyznacza się według zależności:

(1) Yi = ki* [h-(yi mn + Δυ) dla h >(yi min + Δγϊ) (2) Yi = ki* yi min gdzie:

Y_i - współrzędna położenia elementów wykonawczych i [%], k_i - współczynnik wzmocnienia elementu i : k_i ε ( 0; 2.5), yi min - zadane położenie spoczynkowe elementu i [%],

Ay_i - zadana wartość opóźnienia ruchu elementu i [%], h - wartość wysokości warstwy.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przy stałej gęstości i zakresie pomiarowym pływaka (23) dokonuje się elektronicznie symulacji zmiany gęstości czujnika pływakowego poprzez regulację wartości sygnału prądowego 4:20 mA, podawanego na wejście analogowe sterownika (18) przedziału roboczego, co wywołuje przesunięcie wartości początkowej zakresu roboczego tego pływaka (23) w funkcji opóźnienia ruchu Ay_i.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że steruje się ilością wody dolnej, którą doprowadza się do przedziału roboczego, w całym zakresie pomiarowym czujnika pływakowego przedziału roboczego.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że parametry dynamiczne ruchu przepustu (11) produktu ciężkiego, zasuwy progowej (12), przepustnicy (21) wody dolnej przedziału roboczego wprowadza się za pomocą łącza (9) transmisji danych, manualnie lub automatycznie, do sterownika (18) przedziału roboczego, przez co określa się indywidualnie wartość zakresu pracy, położenia spoczynkowego y_{i min}, opóźnienia ruchu Δγ oraz współczynnika wzmocnienia k_i.

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że dla zasuwy progowej (12) przyjmuje się wybraną z całego zakresu pomiarowego czujnika pływakowego wartość wysokości hmax, po osiągnięciu której, przez pływak (23), następuje ustawienie zasuwy progowej (12) w położeniu początkowym ZPmin, gdzie:

hmax - wartość zadana maksymalnej wysokości warstwy dla powrotu zasuwy do położenia spoczynkowego,

ZPmin - wartość zadana położenia początkowego zasuwy przedziałowej.